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出版者:American Mathematical Society

作者:Steven G. Krantz

出品人:

页数:307

译者:

出版时间:1999-01-01

价格:USD 27.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780821813980

丛书系列:

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好的，这是一本名为《现代粒子物理学导论》的图书的详细简介： --- 现代粒子物理学导论 内容简介 《现代粒子物理学导论》旨在为物理学、工程学及相关领域的高年级本科生和初级研究生提供一个全面、深入且易于理解的现代粒子物理学入门。本书不仅系统梳理了描述基本物质粒子及其相互作用的标准模型（Standard Model, SM），还追溯了粒子物理学从经典物理学向现代量子场论（Quantum Field Theory, QFT）演化的历史脉络，并对超越标准模型的探索（Beyond the Standard Model, BSM）进行了详尽的讨论。 本书的结构设计遵循“从宏观到微观，从已知到未知”的逻辑，力求在严谨的数学框架与清晰的物理图像之间取得完美的平衡。我们避免了过于晦涩的数学推导的堆砌，而是侧重于物理概念的构建、实验证据的阐释以及理论模型的应用。 第一部分：基础与历史回顾 本书首先从历史的角度切入，回顾了20世纪初原子结构、核结构发现对物理学界带来的革命。随后，我们引入了构建现代粒子物理学所需的基本工具：狭义相对论与量子力学。 狭义相对论与相对论性量子力学： 本部分将详细介绍洛伦兹变换、四维向量的构造，并在此基础上推导出相对论性动能和质量-能量关系。核心内容包括对克莱因-戈登方程（Klein-Gordon Equation）和狄拉克方程（Dirac Equation）的详细讨论。狄拉克方程的解不仅自然地预言了反物质的存在，更为后续的量子场论奠定了基础。对自旋的引入和对电荷、宇称（Parity, P）的讨论，为理解粒子的内部对称性铺平了道路。 历史的里程碑： 深入探讨了从发现介子、超前粒子到提出强子谱系分类的历史过程。这里将重点介绍费米子和玻色子、重子和介子的区别，以及对强相互作用的初步认识。 第二部分：对称性、守恒律与规范场论 对称性是现代物理学的核心支柱。《现代粒子物理学导论》将对称性提升到理论构建的中心地位，详细阐述了规范场论（Gauge Theory）的构建过程。 离散对称性与守恒律： 重点分析了宇称（P）、电荷共轭（C）和时间反演（T）操作。我们将通过实验结果，如弱相互作用中的P破缺和CP破缺，来展示这些对称性在自然界中的真实行为，并引入CPT定理作为普适的理论要求。 规范群与基本相互作用： 本部分是本书的核心。我们将从局域规范不变性的要求出发，系统地推导出描述电磁力、弱核力和强核力的规范场方程。 量子电动力学（QED）： 以$U(1)$规范群为基础，详细讲解光子作为规范玻色子的作用，并通过费曼图（Feynman Diagrams）初步介绍散射过程的计算方法。 量子色动力学（QCD）： 基于$SU(3)$群，引入夸克模型，解释强子（如质子和中子）的结构。对渐近自由（Asymptotic Freedom）和夸克禁闭（Confinement）现象提供清晰的理论解释。 电弱统一理论： 详细介绍$SU(2)_L imes U(1)_Y$规范群，这是粒子物理学最伟大的成就之一。我们将解释希格斯机制（Higgs Mechanism）如何通过自发对称性破缺（Spontaneous Symmetry Breaking, SSB）赋予W和Z玻色子质量，同时保持光子的零质量特性。 第三部分：标准模型的完整图景与实验验证 在构建了理论框架后，本书将把所有粒子和相互作用整合起来，形成完整且令人惊叹的标准模型。 标准模型粒子谱： 详细列举并分类描述所有基本费米子（夸克和轻子，共三代）和规范玻色子（光子、胶子、W和Z玻色子），以及希格斯玻色子。特别关注费米子质量的来源以及混合矩阵（如CKM矩阵）在描述夸克味变化中的作用。 关键实验证据： 本部分通过对重大实验发现的深入分析来巩固理论理解。 高能对撞机物理： 介绍质子-质子对撞机的工作原理、探测器技术（如量能器、漂移室）以及如何从实验数据中重建散射过程（如$mathrm{Z}$玻色子的发现、$mathrm{W}$玻色子的质量测量）。 中微子物理的崛起： 深入探讨中微子振荡现象，这是标准模型预言中最大的缺陷之一。我们将分析太阳中微子问题和大气中微子问题，为理解中微子质量提供实验基础。 计算与微扰论： 介绍费曼规则的构建，并展示如何使用微扰论计算简单的散射截面和衰变宽度。重点讲解梅森定律（Massless Summation）在计算更高阶修正中的重要性。 第四部分：超越标准模型（BSM）的探索 标准模型虽然在描述已知现象方面取得了巨大成功，但它并非终极理论。本书的最后部分将引导读者探索物理学的前沿，探讨标准模型未能解决的问题以及可能的解决方案。 标准模型的局限性： 系统梳理标准模型遗留的未解之谜，包括： 1. 引力的缺失（非规范理论）。 2. 中微子静止质量的来源。 3. 暗物质和暗能量的本质。 4. 标准模型中参数（如夸克和轻子质量）的随机性（Hierarchy Problem）。 5. $mathrm{CP}$破缺的量不足以解释宇宙中物质过量（Baryogenesis）。 前沿理论候选： 对几种主要的BSM物理学方案进行导论性介绍。 超对称性（Supersymmetry, SUSY）： 探讨如何通过引入超伴子来解决层次问题，并为暗物质提供候选粒子。 额外维度理论： 简要介绍如Kaluza-Klein理论的现代版本，以及它们如何可能影响引力传播。 大统一理论（GUTs）： 探讨将电弱力和强力统一的尝试，以及其对质子衰变的预言。 学习特色 本书在设计上强调了对概念的直观理解，并辅以大量的思考题和习题，以帮助读者巩固理论知识并熟悉计算技巧。每章末尾包含“前沿焦点”栏目，简要介绍该领域最新的实验发现或理论进展。通过本书的学习，读者不仅能掌握现代粒子物理学的核心内容，更能对未来物理学的研究方向形成清晰的认识。 ---

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说实话，我更倾向于那种关注具体操作细节的书籍，所以一开始对《How to Teach Mathematics》这种偏向理论基础的著作并不感冒。我期待的是“如何讲解三角函数”、“如何设计几何证明题”这类手把手的指南。但读下去后才发现，这本书的价值恰恰在于它的宏观视野。它把“教数学”这件事提升到了一个哲学高度，探讨了数学教育的终极目标——培养一个具备批判性思维和逻辑推理能力的个体，而非仅仅是熟练的计算机器。其中关于“数学概念的层次化表示”（Representations）的论述，对我触动极大。我过去总以为只要把定义讲清楚就万事大吉，但书中详细区分了符号表示、视觉表示、实物操作表示之间的转换困难，并提供了大量的跨界练习来帮助学生建立这些不同表示之间的桥梁。例如，在教分数时，书中建议先从物理切割、面积模型入手，再过渡到数轴表示，最后才引入正式的除法运算，这一过程的细致程度，远非我过去凭经验摸索出来的要系统和有效。它迫使我必须反思：我教的到底是“数学本身”，还是我“自己理解数学的方式”？

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我是一位刚刚获得硕士学位的年轻教师，对教育前沿充满了好奇，同时也对实践中的复杂性感到无措。《How to Teach Mathematics》在我这个阶段的出现，可以说是为我的职业生涯打下了一个坚实而科学的基石。这本书对“技术整合”的探讨尤其具有前瞻性，它不是简单地推荐几款APP，而是探讨了数字化工具如何从根本上改变数学概念的可视化方式，以及如何利用动态几何软件（如GeoGebra）来构建那些在传统黑板上几乎无法展示的复杂函数关系。书中对“生成性评估”（Generative Assessment）的强调也给了我极大的启发——评估的目的不应该是给分数，而是要成为下一次教学的输入。它教导我们如何设计那些能揭示学生深层误解的开放式问题，而不是仅仅检验他们对步骤的记忆。总而言之，这本书将数学教学从一门“手艺”提升为了一门需要深厚理论支撑和持续实践创新的“专业学科”，对我未来的研究方向和日常教学规划都产生了深远的影响，它让我不再仅仅是一个“数学知识的搬运工”，而是真正成为了一个“思维的引导者”。

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这本书的排版和语言风格非常引人入胜，它避免了传统学术著作那种晦涩难懂的腔调，读起来流畅且富有启发性，让人有种一口气读完的冲动。我特别欣赏作者在行文中穿插的那些全球范围内的“最佳实践”案例。比如，书中对芬兰和新加坡数学课堂的深入剖析，不仅仅是简单地介绍他们的课程大纲，而是深入到课堂对话的细节，分析教师是如何通过提问的技巧（Scaffolding Questions）来引导学生从“我知道”到“我发现”的转变。有一段关于“证明的艺术”的论述，作者提出应该先让学生尝试“非正式的直觉证明”，等他们建立起强烈的“为什么”的驱动力后，再引入严谨的逻辑结构。这与我们传统教育中“先定义、后证明”的僵化流程形成了鲜明对比。对我而言，这本书更像是一面镜子，照出了我在日常教学中可能存在的懒惰和思维定势，它鼓励教师不断进行自我革新和反思，而不是墨守成规。

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我拿到这本厚厚的书时，说实话是带着一丝怀疑的。市面上关于教育改革的书籍汗牛充栋，大多是包装精美的口号集合，读完后除了觉得“道理我都懂”之外，并无实际裨益。然而，《How to Teach Mathematics》在结构上的精妙安排，首先就赢得了我的尊重。它不是按数学学科的章节顺序来编排的，而是围绕着“认知发展”、“情感投入”和“评估反馈”这三个核心支柱来构建内容的。特别是关于“数学焦虑”的章节，作者引用了大量神经科学的研究成果，解释了恐惧情绪是如何直接阻碍工作记忆的有效运作。这为我理解为什么有些学生在考场上明明会做却写不出答案提供了科学依据。更重要的是，它没有止步于诊断问题，而是提供了具体的、分步骤的干预措施，比如如何利用“低风险试错环境”来重塑学生对错误的认知。我尤其欣赏其中关于“数学叙事”的讨论，鼓励教师将知识点融入到富有逻辑性的故事中去，这使得原本枯燥的逻辑推导过程变得有血有肉。这本书更像是一位资深的数学教育心理学家在与你进行一对一的深度对话，它要求你思考的深度，远远超过了对教学技能的表面模仿。

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这本《How to Teach Mathematics》的出版，对于长期在基础教育一线摸爬滚打的我们来说，简直就像是沙漠里的一滴甘露。我记得我刚入行那会儿，教高中数学完全是靠着自己当年在大学里啃下来的那些硬骨头知识，以及对教材的死记硬背。那时候上课，讲完一个定理，学生们大多是茫然地看着我，我能清楚地感受到那种知识在我和他们之间筑起的高墙。这本书，从它的标题就能看出它的野心——它不仅仅是教你“教什么”，更深层次的是在探讨“如何让学生真正理解并内化数学思维”。书中对“问题驱动式学习”的阐述尤其让我耳目一新，它不是那种空泛的理论口号，而是给出了许多具体的课堂设计案例，比如如何从一个生活中的实际情境出发，逐步引导学生自己去构建代数模型。这种去神秘化的教学方法，极大地降低了学生对数学的畏惧感，也让我这个老教师重新审视了自己过去那种“填鸭式”教学的弊端。我尝试着在最近的几个单元中引入了其中的一些策略，比如在讲解二次函数图像时，不再直接给出公式，而是先让他们操作一个模拟程序，观察不同参数变化对抛物线形状和位置的影响，结果发现，学生们的参与度和讨论的深度都有了质的飞跃，这真是一次令人振奋的教学实验。这本书，无疑是为我们这些渴望提升教学质量的老师们提供了一套实用的、可操作的“工具箱”。

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krantz的这些书读起来都挺好玩的... 不过我感觉我要遇到的主要问题是白板不够大...

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一点幽默+并不过时的建议。可能影响千百人的人生的职业，怎容得马虎。感叹教授们对待教学的态度相差如此之多，高尚与卑鄙，绝不是地位和财富能衡量的。

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